本發(fā)明涉及冰凍圈科學(xué)研究技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

土壤凍融過(guò)程(或稱(chēng)凍融循環(huán))，是由于晝夜或季節(jié)熱量變化在表土及以下一定深度形成反復(fù)凍結(jié)—融化的土壤過(guò)程，該現(xiàn)象在中、高緯度或高海拔地區(qū)非常普遍。據(jù)研究，北半球近57％的陸地面積經(jīng)歷土壤凍融過(guò)程。眾多已研究表明，凍融交替作用對(duì)土壤環(huán)境有著強(qiáng)烈影響，主要是通過(guò)改變土壤水熱特性而對(duì)土壤物理特征、化學(xué)性質(zhì)、微生物群落組成結(jié)構(gòu)和活性及溫室氣體產(chǎn)生排放等產(chǎn)生效應(yīng)。因此，凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境的影響過(guò)程復(fù)雜、深遠(yuǎn)而且強(qiáng)烈，目前正在成為一項(xiàng)新的國(guó)際性前沿課題和熱點(diǎn)領(lǐng)域，其重視度在與日俱增。

青藏高原是土壤凍融過(guò)程頻發(fā)區(qū)，土壤凍融頻度和強(qiáng)度大，進(jìn)而造成的土壤侵蝕、鹽漬化、荒漠化及植被衰退等現(xiàn)象也非常嚴(yán)重，已對(duì)高原生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了巨大的環(huán)境壓力。然而，由于惡劣的自然條件，開(kāi)展土壤凍融過(guò)程的野外原位控制試驗(yàn)難度大、成本高等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)，其能夠方便快捷模擬研究?jī)鋈谶^(guò)程中的土壤環(huán)境(水熱鹽、微生物群落結(jié)構(gòu)組成與功能、碳氮儲(chǔ)量和溫室氣體產(chǎn)生排放等)變化過(guò)程與內(nèi)在機(jī)理。

本發(fā)明的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)，包括人工氣候箱、第一測(cè)試柜、第二測(cè)試柜、土柱、同所述土柱密封配合的溫室氣體傳輸采集通道、土壤溫濕鹽傳感器和數(shù)據(jù)采集器。所述人工氣候箱的內(nèi)部具有空腔，所述第一測(cè)試柜和所述第二測(cè)試柜均布置于所述空腔，所述人工氣候箱用于控制所述第一測(cè)試柜和所述第二測(cè)試柜內(nèi)的溫度第一時(shí)間高于預(yù)設(shè)值或者第二時(shí)間低于預(yù)設(shè)值，所述土柱的數(shù)量為多個(gè)且均設(shè)置于所述第一測(cè)試柜內(nèi)，所述第二測(cè)試柜用于容納需要土壤理化和微生物特征分析的土壤樣品，所述土壤溫濕鹽傳感器的數(shù)量為多個(gè)且每個(gè)所述土壤溫濕鹽傳感器均與一個(gè)所述土柱連接且所述土壤溫濕鹽傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由所述數(shù)據(jù)采集器采集存儲(chǔ)，所述溫室氣體傳輸采集通道包含co2濃度傳感器，所述co2濃度傳感器的數(shù)量為多個(gè)且每個(gè)所述co2濃度傳感器均與一個(gè)所述土柱配合，檢測(cè)所述溫室氣體傳輸采集通道中的co2濃度且其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由所述數(shù)據(jù)采集器采集存儲(chǔ)，所述溫室氣體傳輸采集通道能夠?qū)厥覛怏w輸送至所述人工氣候箱外部。

另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供的凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，所述第一測(cè)試柜和所述第二測(cè)試柜溫度的預(yù)設(shè)值為0.0℃。

在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，所述人工氣候箱包括顯示屏和調(diào)節(jié)按鈕，每個(gè)所述顯示屏均具有與之對(duì)應(yīng)的所述調(diào)節(jié)按鈕。

在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，所述顯示屏包括用于顯示周期/時(shí)段的第一顯示屏，用于顯示時(shí)間的第二顯示屏，用于顯示溫度的第三顯示屏和用于顯示濕度的第四顯示屏，各項(xiàng)顯示變量可通過(guò)調(diào)節(jié)按鈕來(lái)控制。

在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，所述凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)還包括集氣瓶，所述集氣瓶通過(guò)第一管道與所述土柱連通，所述co2濃度傳感器設(shè)置于所述集氣瓶且能夠檢測(cè)所述集氣瓶?jī)?nèi)的co2濃度，所述集氣瓶還通過(guò)用于采集氣體的第二管道與外部環(huán)境連通。為了量化研究的準(zhǔn)確性，溫室氣體傳輸采集通道需保證完全密封，以避免溫室氣體泄漏和污染。

在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，所述集氣瓶與外部環(huán)境的連通狀態(tài)通過(guò)設(shè)置于所述人工氣候箱外的三通閥控制。

在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，所述凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)還包括與所述數(shù)據(jù)采集器連接的無(wú)線(xiàn)傳輸器，以將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至外部接收設(shè)備。

在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，所述凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)還包括能夠給數(shù)據(jù)采集器供電的供電系統(tǒng)。

在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，所述第一測(cè)試柜和所述第二測(cè)試柜之間采用鐵絲網(wǎng)隔離。

本發(fā)明的有益效果是：

凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)，使用人工氣候箱來(lái)調(diào)控第一測(cè)試柜和第二測(cè)試柜的溫度，通過(guò)分時(shí)段地控制溫度保持0.0℃以下或者以上來(lái)模擬土壤的凍融過(guò)程，并對(duì)處于不同溫度階段的土壤樣品進(jìn)行各類(lèi)數(shù)據(jù)相關(guān)的采集測(cè)定，如在溫室氣體傳輸采集通道內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)co2濃度，定期采集通道內(nèi)的氣體進(jìn)行co2、ch4和n2o等的量化研究以及定期提取第二測(cè)試柜中的土壤樣品進(jìn)行土壤理化和微生物特征等分析。使得對(duì)于土壤凍融過(guò)程的研究更為可行，既縮短了研究時(shí)間，降低研究成本，又能取得切實(shí)的研究數(shù)據(jù)，具有很好的使用價(jià)值。并且通過(guò)在合適的場(chǎng)所構(gòu)建這樣的凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)，可以讓研究的難度得以降低，為土壤凍融的研究提供更好的數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)方便快捷地進(jìn)行土壤凍融過(guò)程中的土壤水熱鹽條件、微生物群落結(jié)構(gòu)組成與功能和碳/氮儲(chǔ)量的變化，以及溫室氣體(co2、ch4和n2o等)產(chǎn)生排放量的模擬研究，可為凍融對(duì)土壤環(huán)境影響方面的研究提供科學(xué)技術(shù)支撐并彌補(bǔ)原位觀測(cè)研究的不足。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1提供的凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)的第一個(gè)視角下的示意圖；

圖2為圖1所示的a處的局部放大圖；

圖3為圖1所示的co2濃度傳感器等部件的示意圖；

圖4為圖1所示的數(shù)據(jù)采集器等部件的示意圖；

圖5為圖1所示的凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)的第二個(gè)視角下的示意圖；

圖6為圖5所示的b處的局部放大圖；

圖7為圖1所示的c處的局部放大圖；

圖8為本發(fā)明的實(shí)施例1提供的第一測(cè)試柜的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為圖8所示的第一測(cè)試柜的透視圖；

圖10為本發(fā)明的實(shí)施例1提供的第二測(cè)試柜的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為圖1所示的d處的局部放大圖；

圖12為圖1所示的凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)的第三個(gè)視角下的示意圖；

圖13為圖2所示的土壤溫濕鹽傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為圖2所示的集氣瓶的示意圖；

圖15為圖1所示的e處的局部放大圖。

圖標(biāo)：100-凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)；10-人工氣候箱；112-第一顯示屏；114-第二顯示屏；116-第三顯示屏；118-第四顯示屏；13-調(diào)節(jié)按鈕；15-化霜定時(shí)器；16-電源開(kāi)關(guān)；17-化霜開(kāi)關(guān)；18-保險(xiǎn)絲座；20-第一測(cè)試柜；21-箱體；212-立柱條；23-箱門(mén)；25-機(jī)柜鎖；27-外接孔；30-第二測(cè)試柜；31-鋁制容器；35-抽氣針頭；40-土柱；50-土壤溫濕鹽傳感器；51-探針；52-傳輸線(xiàn)路；60-co2濃度傳感器；70-數(shù)據(jù)采集器；80-集氣瓶；81-橡膠塞；812-孔洞；83-第一管道；84-第二管道；90-無(wú)線(xiàn)傳輸器；95-供電系統(tǒng)；101-鐵絲網(wǎng)；102-排水孔；103-三通閥；104-加濕器；1041-加濕器插座。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類(lèi)似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

實(shí)施例1

請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖4，本實(shí)施例提供了一種凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)100，這是一種研究因凍融而導(dǎo)致的土壤的土壤理化、微生物及溫室氣體變化的室內(nèi)模擬系統(tǒng)。

包括人工氣候箱10、第一測(cè)試柜20、第二測(cè)試柜30、土柱40、同土柱40密封配合的溫室氣體傳輸采集通道(含co2濃度傳感器60)、土壤溫濕鹽傳感器50(圖13示出)和數(shù)據(jù)采集器70。

具體的，人工氣候箱10的內(nèi)部具有空腔，第一測(cè)試柜20和第二測(cè)試柜30均設(shè)置于空腔，第一測(cè)試柜20和第二測(cè)試柜30之間采用鐵絲網(wǎng)101隔離。詳細(xì)的，第一測(cè)試柜20和第二測(cè)試柜30均為冷軋板制作而成，在它們的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有通孔。鐵絲網(wǎng)101的網(wǎng)孔可以讓人工氣候箱10內(nèi)進(jìn)行的調(diào)節(jié)同時(shí)傳遞到第一測(cè)試柜20和第二測(cè)試柜30。

需要說(shuō)明的是，圖1中的第一測(cè)試柜20和第二測(cè)試柜30均具有門(mén)扇，為了顯示人工氣候箱10內(nèi)結(jié)構(gòu)而在圖1中隱去，而在圖8和圖10中分別有顯示。需要說(shuō)明的是，在圖1中有顯示的土壤溫濕鹽傳感器50的傳輸線(xiàn)路52，為了不使整個(gè)圖顯得雜亂，有助于辨識(shí)，在后續(xù)涉及到該線(xiàn)路的附圖中隱去。

請(qǐng)參照?qǐng)D5和圖6，人工氣候箱10具有顯示屏和調(diào)節(jié)按鈕13，每個(gè)顯示屏均有對(duì)應(yīng)的位于下方的調(diào)節(jié)按鈕13。

具體的，第一顯示屏112用于顯示周期/時(shí)段；第二顯示屏114用于顯示時(shí)間，調(diào)節(jié)其下方的調(diào)節(jié)按鈕13即可；第三顯示屏116用于顯示箱內(nèi)溫度，并且可以根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)需求來(lái)選擇升溫或者降溫；第四顯示屏118用于顯示濕度，同樣可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求來(lái)選擇加濕。這一系列調(diào)節(jié)，均是通過(guò)相應(yīng)的調(diào)節(jié)按鈕13來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如溫度、時(shí)間、濕度等，或者是切換調(diào)節(jié)項(xiàng)目。

更為詳盡的，人工氣候箱10的容積為450l，控溫范圍為-10～50℃，控濕范圍為50～95％rh，溫度波動(dòng)度為±0.1℃，濕度波動(dòng)度為±7％rh，所使用的壓縮機(jī)功率為350w，加熱功率為300w，電源為220v，50hz。

人工氣候箱10還有化霜定時(shí)器15，當(dāng)培養(yǎng)長(zhǎng)時(shí)間(大于8小時(shí))使用0.0℃以下實(shí)驗(yàn)時(shí)，則打開(kāi)化霜定時(shí)器15電源開(kāi)關(guān)16；當(dāng)使用0.0℃以上實(shí)驗(yàn)時(shí)，則關(guān)閉化霜定時(shí)器15電源開(kāi)關(guān)16?；〞r(shí)器15設(shè)置t1為4小時(shí)，t2為15分鐘，即每隔4小時(shí)化霜15分鐘。

請(qǐng)結(jié)合圖7，人工氣候箱10的電源開(kāi)關(guān)16以及化霜定時(shí)器15的化霜開(kāi)關(guān)17均設(shè)置于人工氣候箱10的側(cè)面，化霜開(kāi)關(guān)17旁還設(shè)置有保險(xiǎn)絲座18。上述加濕時(shí)所使用的加濕器104設(shè)置于人工氣候箱10的一側(cè)并且由人工氣候箱10供電，加濕器插座1041與上述化霜開(kāi)關(guān)17等位于人工氣候箱10的同一側(cè)。

此外，請(qǐng)結(jié)合圖8至圖10，第一測(cè)試柜20包括箱體21和箱門(mén)23，箱門(mén)23鉸接于箱體21，箱門(mén)23通過(guò)機(jī)柜鎖25實(shí)現(xiàn)相對(duì)于箱體21的開(kāi)閉。箱體21的側(cè)壁上還設(shè)置有用于給線(xiàn)纜、管道等物件通過(guò)的外接孔27，外接孔27的半徑可以為22.5mm。箱體21的內(nèi)部有四根立柱條212，并且配有一個(gè)不銹鋼網(wǎng)架。不銹鋼網(wǎng)架將箱體21內(nèi)部的空間劃分成兩部分，不銹鋼網(wǎng)架可以用于放置物品，使得箱體21內(nèi)的空間運(yùn)用得更充分。第二測(cè)試柜30同樣包括箱體21和鉸接于箱體21的箱門(mén)23，箱門(mén)23通過(guò)機(jī)柜鎖25實(shí)現(xiàn)相對(duì)于箱體21的開(kāi)閉。

人工氣候箱10用于控制第一測(cè)試柜20和第二測(cè)試柜30的溫度第一時(shí)間高于預(yù)設(shè)值或者第二時(shí)間低于預(yù)設(shè)值，考慮到研究的是土壤的凍融過(guò)程所產(chǎn)生的影響，第一測(cè)試柜20和第二測(cè)試柜30的溫度的預(yù)設(shè)值為0.0℃。

第一測(cè)試柜20放置于人工氣候箱10的上層，第二測(cè)試柜30放置于人工氣候箱10的下層，采用pvc材料制作的土柱40的數(shù)量為多個(gè)且均設(shè)置于第一測(cè)試柜20內(nèi)，第二測(cè)試柜30用于容納可定期取樣分析的土壤樣品。

詳細(xì)的，請(qǐng)結(jié)合圖11。第二測(cè)試柜30內(nèi)放置三個(gè)鋁制容器31，該鋁制容器31即用于存儲(chǔ)土壤樣品?？稍诓煌瑴囟葪l件下定期進(jìn)行樣品采集并進(jìn)行土壤理化和微生物特征等分析，鋁制容器31安裝有抽氣針頭35。需要說(shuō)明的是，pvc材質(zhì)制成的土柱40為圓柱體，土柱40和鋁制容器31均屬于土壤存儲(chǔ)器。

請(qǐng)結(jié)合圖12，第二測(cè)試柜30的底部具有排水孔102，人工氣候箱10的底部對(duì)應(yīng)第二測(cè)試柜30的排水孔102的位置也開(kāi)設(shè)有一個(gè)排水孔102，這是為了使加濕器104加濕后產(chǎn)生的液滴能夠匯集并從人工氣候箱10排放出去。

請(qǐng)結(jié)合圖13，土壤溫濕鹽傳感器50具有四個(gè)探針51，土壤溫濕鹽傳感器50的數(shù)量為多個(gè)且每個(gè)土壤溫濕鹽傳感器50均與一個(gè)土柱40通過(guò)探針51連接且其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集器70采集存儲(chǔ)，co2濃度傳感器60的數(shù)量為多個(gè)且每個(gè)co2濃度傳感器60均與一個(gè)土柱40配合且其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集器70采集存儲(chǔ)。

本實(shí)施例的土柱40為四個(gè)，因此相對(duì)應(yīng)的土壤溫濕鹽傳感器50和co2濃度傳感器60的數(shù)量也各有四個(gè)。四個(gè)co2濃度傳感器60檢測(cè)co2濃度后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均由數(shù)據(jù)采集器70采集存儲(chǔ)。

詳細(xì)的，請(qǐng)結(jié)合圖14。凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)100還包括用橡膠塞81封閉的集氣瓶80，橡膠塞81上有用于設(shè)置管道和器件的孔洞812。集氣瓶80通過(guò)第一管道83與土柱40連通，co2濃度傳感器60的探頭設(shè)置于集氣瓶80且能夠檢測(cè)集氣瓶80內(nèi)的co2濃度，集氣瓶80還能夠通過(guò)采集氣體的第二管道84與外部環(huán)境連通。co2濃度傳感器60、第一管道83、第二管道84和集氣瓶80共同構(gòu)成溫室氣體傳輸采集通道，由于土柱40有四個(gè)，因此，溫室氣體傳輸采集通道也有四套。

請(qǐng)結(jié)合圖15，集氣瓶80與外部環(huán)境的連通狀態(tài)通過(guò)設(shè)置于人工氣候箱10外的三通閥103控制。通過(guò)控制三通閥103的開(kāi)閉，實(shí)驗(yàn)人員能夠定期采集氣體以便于送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行co2、ch4、n2o等溫室氣體的實(shí)驗(yàn)分析。

人工氣候箱10的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有通道，土壤溫濕鹽傳感器50的傳輸線(xiàn)路52、co2濃度傳感器60的數(shù)據(jù)線(xiàn)路，還有集氣瓶80與外部環(huán)境連通的管路均可以穿過(guò)該通道，在上述線(xiàn)路和管道布設(shè)好之后，可以通過(guò)密封膠將通道密封，以保障人工氣候箱10的正常的溫濕度調(diào)控。同時(shí)，第一測(cè)試柜20中的pvc制成的圓柱形土柱40、土壤溫濕鹽傳感器50和溫室氣體傳輸采集通道整體為一密封的體系，以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

請(qǐng)?jiān)俳Y(jié)合圖3和圖4，凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)100還包括與數(shù)據(jù)采集器70連接無(wú)線(xiàn)傳輸器90，以將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至外部接收設(shè)備。

為了保障數(shù)據(jù)采集器70和無(wú)線(xiàn)傳輸器90的正常工作，凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)100還設(shè)置有供電系統(tǒng)95。當(dāng)遭遇停電時(shí)，供電系統(tǒng)95能夠提供緊急供電，可防止數(shù)據(jù)丟失。

本實(shí)施例的原理是：

對(duì)于土壤凍融的研究，由于其所處的惡劣的自然環(huán)境，使得開(kāi)展土壤凍融過(guò)程的研究難度很大，并且研究成本高。因此，為了更好地研究土壤凍融的過(guò)程以及凍融過(guò)程中的溫室氣體濃度、濕度、水熱、微生物群落結(jié)構(gòu)組成與功能等等，設(shè)計(jì)出本發(fā)明的凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)100。

將第一測(cè)試柜20和第二測(cè)試柜30都放置于人工氣候箱10中，這樣土柱40和第二測(cè)試柜30中的土壤樣品能夠同等程度地被提升或者降低溫度。人工氣候箱10根據(jù)研究所需，可以設(shè)置不同的溫度階段，例如，可以設(shè)為一天24小時(shí)幾個(gè)小時(shí)低于0.0℃，其他時(shí)間高于0.0℃，以代表日凍融；或者，可在一段時(shí)間設(shè)為低于0.0℃，另一段時(shí)間高于0.0℃，以代表季節(jié)凍融。

研究一個(gè)溫度階段的土柱40中的土壤樣品時(shí)，可以取用達(dá)到同樣溫度狀態(tài)的第二測(cè)試柜30中的土壤樣品，進(jìn)行土壤理化和微生物特征等分析，完成后又能進(jìn)行下一個(gè)溫度階段的研究。

由于是同處于一個(gè)人工氣候箱10，所以土柱40中的土壤和第二測(cè)試柜30中的土壤是同步變化的，這樣在不同的溫度階段，對(duì)于不同的微生物群落結(jié)構(gòu)組成與功能、碳氮儲(chǔ)量等的分析便能夠順利開(kāi)展，保證數(shù)據(jù)的一致性。

每個(gè)溫度階段中，co2的濃度變化是溫室氣體觀測(cè)的主要參數(shù)，因此，首先用co2濃度傳感器60來(lái)對(duì)每個(gè)土柱40進(jìn)行co2的檢測(cè)，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)直接由數(shù)據(jù)采集器70采集存儲(chǔ)，同時(shí)，土壤溫濕鹽傳感器50在每個(gè)溫度階段對(duì)于土柱40內(nèi)部的土壤的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也由數(shù)據(jù)采集器70采集存儲(chǔ)，以獲得最為直觀的土壤凍融過(guò)程的研究數(shù)據(jù)。

除了co2以外，還有其他溫室氣體也是需要量化研究的。集氣瓶80除了貯存土柱40排出的氣體以外，還有第二管道84連接到人工氣候箱10的外部，通過(guò)控制三通閥103，可以在不同的溫度階段定期采集集氣瓶80中的氣體，并將采集的氣體拿去做檢測(cè)研究，豐富研究數(shù)據(jù)，也提升本凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)100得出的研究數(shù)據(jù)的可靠性。

在數(shù)據(jù)采集器70完成數(shù)據(jù)的采集后，還可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸器90來(lái)將數(shù)據(jù)發(fā)送給外部接收設(shè)備，使得數(shù)據(jù)的采集和傳輸變得更加方便。

通過(guò)組建本實(shí)施例的凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)100，研究人員能夠在室內(nèi)或者其他一些便于開(kāi)展研究的場(chǎng)所進(jìn)行土壤凍融過(guò)程的分析研究，以便于探索出土壤凍融帶來(lái)的更深層次的影響。凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)100能夠縮短土壤樣品的凍融演化時(shí)間，在短期內(nèi)獲得研究所需的數(shù)據(jù)，并且降低研究的成本。

本發(fā)明的凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)100，使用人工氣候箱10來(lái)調(diào)控第一測(cè)試柜20和第二測(cè)試柜30的溫度，通過(guò)分時(shí)段地控制溫度保持0.0℃以下或者以上來(lái)模擬土壤的凍融過(guò)程，并對(duì)處于不同溫度階段的土壤樣品進(jìn)行各類(lèi)數(shù)據(jù)相關(guān)的采集測(cè)定，使得對(duì)于土壤凍融的研究更為方便可行，既縮短了研究時(shí)間，降低研究成本，又能取得切實(shí)的研究數(shù)據(jù)，具有很好的使用價(jià)值。并且通過(guò)在合適的場(chǎng)所構(gòu)建這樣的凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)100，可以讓研究的難度得到降低，為土壤凍融的研究提供更好的數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)。

綜上所述，凍融過(guò)程對(duì)土壤環(huán)境影響的室內(nèi)模擬系統(tǒng)100可方便快捷地進(jìn)行土壤凍融過(guò)程中土壤水熱鹽條件、微生物群落結(jié)構(gòu)組成與功能和碳/氮儲(chǔ)量的變化，以及溫室氣體(co2、ch4和n2o等)產(chǎn)生排放量的模擬研究，可為凍融對(duì)土壤環(huán)境影響方面的研究提供科學(xué)技術(shù)支撐并彌補(bǔ)原位控制試驗(yàn)研究的不足。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。